충전기 손상 분석

납산 배터리의 전해액은 인간의 피와 같이 소중하며, 한번 전해액이 손실되면 이는 배터리가 폐기되었음을 의미한다. 전해액은 희석된 황산과 물로 구성되어 있다. 충전 과정에서 물의 손실을 피하기 어렵고, 충전 방식에 따라 물의 손실량도 다르다. 일반적인 3단계 충전 방식에서는 콜린 펄스 모드에 비해 충전 중 물 손실량이 두 배 이상이다! 또한 배터리의 자연 수명 외에도 물 손실 수명이 존재한다: 단일 배터리에서 90그램 이상의 물이 손실되면 배터리는 폐기된다. 실온 (25 ° C), 일반 충전기의 수분 손실은 약 0.25그램이며, 콜린 펄스는 0.12그램입니다. 높은 온도에서 (35 ° C), 일반 충전기의 수분 손실은 0.5그램이며, 콜린 펄스는 0.23그램입니다. 이 계산에 따르면 일반 충전기는 250회 사이클 후 마르고, 콜린 펄스는 600회 사이클 후 마릅니다. 결과적으로 콜린 펄스는 배터리 수명을 두 배 이상 연장할 수 있습니다.

① 수분 손실 ② 가황 ③ 불균형 ④ 열적 폭주 (가득 찬 드럼)

처음 두 가지 (1)과 (2)는 시장에서의 배터리 손상의 97%를 차지합니다.

(1) 분석 ① : 납축전지 수분 손실의 주요 원인

전기차 충전기

납산 배터리의 전해액은 인간의 피와 같이 소중하며, 한번 전해액이 손실되면 이는 배터리가 폐기되었음을 의미한다. 전해액은 희석된 황산과 물로 구성되어 있다. 충전 과정에서 물의 손실을 피하기 어렵고, 충전 방식에 따라 물의 손실량도 다르다. 일반적인 3단계 충전 방식에서는 콜린 펄스 모드에 비해 충전 중 물 손실량이 두 배 이상이다! 또한 배터리의 자연 수명 외에도 물 손실 수명이 존재한다: 단일 배터리에서 90그램 이상의 물이 손실되면 배터리는 폐기된다. 실온 (25 ° C), 일반 충전기의 수분 손실은 약 0.25그램이며, 콜린 펄스는 0.12그램입니다. 높은 온도에서 (35 ° C), 일반 충전기의 수분 손실은 0.5그램이며, 콜린 펄스는 0.23그램입니다. 이 계산에 따르면 일반 충전기는 250회 사이클 후 마르고, 콜린 펄스는 600회 사이클 후 마릅니다. 결과적으로 콜린 펄스는 배터리 수명을 두 배 이상 연장할 수 있습니다.

납축전지가 충전 중 가스 방출 문제는 큰 과제입니다.

미국 과학자 J.A.Mas의 연구에 따르면, 납축전지의 충전 과정에서 가스 발생의 원인과 규칙을 연구한 결과, 매우 낮은 가스 발생률을 달성하기 위해 납축전지는 다음 충전 전류 곡선을 받아들일 수 있습니다:

크리티컬 가스 진화 곡선의 공식은 다음과 같습니다: I=I0e-at %h^2

충전 과정에서 충전 전류가 크리티컬 가스 진화 곡선을 초과하면 배터리의 전해질 수소 반응으로 인해 기체와 온도 상승이 발생하며, 이는 배터리 용량을 향상시키지 않습니다.

① 상수 전류 충전 단계에서는 충전 전류가 일정하게 유지되고 충전된 전력이 급격히 증가하며 전압도 상승합니다;

상수 전압 충전 단계에서는 충전 전압이 일정하고 충전된 전력이 계속 증가하며 충전 전류는 감소합니다;

③ 배터리가 완전히 충전되면 전류가 플로팅 충전 전환 전류 아래로 떨어지고 충전 전압은 플로팅 충전 전압으로 감소합니다;

(4) 플로팅 충전 단계에서는 충전 전압이 플로팅 충전 전압을 유지합니다;

일반적인 삼단계 충전 단계는 상수 전류 충전으로, 주로 회로 설계가 더 편리하기 때문에 사용되며, 배터리 성능을 매우 좋게 하기 위한 것은 아니다.

상수 전류 충전 후반기와 상수 전압 충전 초기 (음영 영역)에 전류가 임계 가스 발생 곡선을 초과하여 배터리의 가스 발생을 일으키고 수명 저하를 초래한다.

임계 가스 발생 곡선을 초과하는 전류는 배터리에서 가스 발생과 온도 상승을 유발하며, 배터리 용량으로 전환되지 않아 충전 효율이 감소하게 된다.

(2) 분석 ② 원인: 납산 배터리 황화

장기적인 배터리 수명 유지, 충전 과정에서의 장기 과충전 및 저전압 충전, 그리고 사용 과정에서의 대전류 방전은 배터리 황화를 쉽게 유발할 수 있습니다. 그 외형은: 부풀어 오르고 무거워지는 것으로, 이를 우리는 배터리의 '가짜 손상'이라고 부릅니다. 황화물인 황산염이 극판에 부착되어 전해액과 극판 사이의 반응 면적이 줄어들어 배터리 용량이 급격히 감소합니다. 물의 손실은 배터리의 황화를 증가시키며, 황화는 배터리의 물 손실을 증가시켜 악순환을 형성하기 쉽습니다.

(3) 분석 ③ 리드-아이드 배터리의 불균형

배터리는 세 개 또는 네 개의 셀로 구성됩니다. 제조 공정 문제로 인해 각 배터리의 효과적인 균형을 이루는 것이 불가능하며, 일반 충전기는 평균 전류를 사용하기 때문에 용량이 작은 단일 배터리가 먼저 완전히 충전되어 과충전이 발생할 수 있습니다. 방전 시 용량이 작은 배터리가 먼저 방전되어 과방전이 형성됩니다. 장기적으로 이러한 악순환은 전체 배터리 팩의 성능 저하를 초래하여 결국 모든 배터리 팩이 폐기됩니다. 3단계 충전기의 플로팅 충전 단계는 500mA의 작은 전류를 가지며, 그 역할은 충전 보상을 제공하고 배터리를 완전히 충전시키는 것입니다. 그러나 이는 두 가지 부작용을 동반합니다: 1. 완전 충전 후 과도한 전류가 차단되지 않아 전력이 열 에너지로 변환되고, 물 분해가 가속되어 수분 손실이 촉진됩니다; 2. 작은 전류 충전으로 인해 전류 분기 현상이 커져 배터리 팩의 불균형을 더 쉽게 일으킬 수 있습니다.

(4) 분석 ④ : 납산 배터리의 열적 과충전 문제

배터리 변형은 갑작스럽지 않고, 종종 과정이 있다. 배터리가 용량의 80%까지 충전되면 고전압 충전 영역에 진입한다. 이때 양극판에서 산소가 방출되고, 산소는隔壁의 구멍을 통해 음극으로 이동하며, 음극판에서 재활성화된다: 2Pb+O2(산소)=2PbO+Q(열); PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(열). 반응이 열을 발생시키면, 충전 용량이 90%에 도달하면 산소 생성 속도가 증가하고, 음극에서는 수소가 생성되기 시작하여 배터리 내부 압력이 밸브 압력을 초과하면 안전 밸브가 열리고 가스가 탈출하며, 최종적으로 수분 손실로 나타난다. 2H2O는 2H2 ↑ +O2 ↑ . 배터리 사이클 횟수가 증가함에 따라 물이 점차 줄어들어 배터리에 다음 조건을 초래한다:

(1) 산소 "통로"가 매끄러워지고, 양극에서 발생한 산화물이 "통로"를 통해 음극에 쉽게 도달할 수 있게 됩니다;

(2) 열 용량이 감소하는데, 배터리의 열 용량은 매우 크지만, 물이 손실된 후 배터리의 열 용량은 크게 줄어들고, 발생하는 열이 배터리 온도를 빠르게 상승시킵니다;

(3) 배터리 내 초미세 유리 섬유 분리막의 수분 손실 후 수축 현상으로 인해 정극 및 부극판과의接着이 악화되고, 내부 저항이 증가하며, 충방전 과정에서 발생하는 열도 증가합니다. 위 과정 이후, 배터리 내부에서 발생한 열은 오직 배터리 슬롯을 통해 방출될 수 있습니다. 만약 방열량이 열 출력량보다 적다면 온도가 상승하게 됩니다. 온도가 상승함에 따라 배터리 가스 진화의 과전압이 감소하고, 가스 진화량이 증가하며, 대량의 양극 산화물이 "채널"을 통해 이동하여 음극 표면에서 반응하며 대량의 열을 방출하여 온도가 급격히 상승하고, 악순환을 형성하며, 이를 "열 폭주"라고 합니다.